JPH08142371A - サーマルヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はサーマルヘッドの保温層として好適
な表面が平滑で微細な気孔を有する多孔質体の厚膜をゾ
ル−ゲル法により形成することのできる製造方法を提供
することを目的とする。 【構成】 本発明製造方法は、基板上に所定温度で熱分
解する樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上に高分子
材料からなるゲルを塗布する工程と、前記多孔質ゲルを
乾燥させて乾燥多孔質ゲルとする工程と、前記乾燥多孔
質ゲルが形成された基板を前記所定温度以上の温度で熱
処理し、前記樹脂層を熱分解して当該基板上から樹脂層
を除去する工程と、前記除去工程終了後、前記乾燥多孔
質ゲルを焼結し基板上に多孔質体の保温層を形成する工
程と、前記保温層上に発熱部を形成する工程と、からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱転写型記録装置、熱昇
華型記録装置などの熱記録装置に使用されるサーマルヘ
ッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は特公平４−６００２５号公報に開
示されたサーマルヘッドの断面構造を示し、１は熱伝導
率が比較的大きいアルミナセラミックスからなる基板、
２はその基板１上の一部に凸状に形成された熱伝導率が
比較的小さいガラスからなる保温層、３はその凸状保温
層２を含み基板１上に形成された発熱抵抗体、４ａ・４
ｂはその発熱体３の両端に連なる一対の電極、５、６は
発熱体３、電極４ａ・４ｂを覆う酸化防止膜と摩耗防止
膜である。

【０００３】このような発熱抵抗体３、電極４ａ・４ｂ
から構成される発熱部７は電極４ａ・４ｂを介して発熱
抵抗体３に通電を行うことにより発熱し、この発熱が当
接するインクシートや感熱紙に伝導し、インクシートの
インクが記録紙に付着したり、感熱紙自体を発色させる
ことにより熱記録が行われる。通常、前記発熱部７は基
板１上に複数個同時に形成され、画情報や文字情報をシ
リアルに、或いは１ライン毎記録する。

【０００４】この図２に示した従来のサーマルヘッドは
転写効率を良くする目的で発熱部がインクシートなどの
記録側に突出すべく保温層２が凸状となっている。

【０００５】斯るサーマルヘッドを使用する熱記録装置
にあって、高速印字、低消費電力化が強く望まれてお
り、これを実現するためにはサーマルヘッドの熱効率と
熱応答性を同時に改善しなければならない。

【０００６】熱効率を上げるためには、発熱抵抗体３の
熱が感熱紙やインクシート側へより多く伝わり、その反
対側へは余り伝わらないようにしなければならない。そ
のために、保温層２の熱伝導率を小さくするか、厚み自
体を厚くしなければならない。

【０００７】一方、熱応答性を良くするためには、熱効
率を上げて昇温を速く行わせると共に、発熱抵抗体３付
近の蓄熱量を小さくして、冷却時間を短くしなければな
らず、そのためには、保温層２の熱容量を小さくする必
要がある。

【０００８】しかし、前述の如く熱効率を上げるために
保温層２を厚くすると、逆に蓄熱量が増加するために熱
応答性の低下を招くこととなり、単純に保温層２を厚く
することはできない。

【０００９】即ち、熱応答性を低下させることなく、熱
効率を上げるためには、保温層２を熱伝導率が小さく、
熱容量も小さい材料で構成する必要がある。

【００１０】前記特公平４−６００２５号公報に記載さ
れた先行技術は保温層２を内部に気孔を有する多孔質ガ
ラスで構成することにより、見掛け上の熱伝導率と熱容
量とを大幅に小さくする方法を提案している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】斯る多孔質ガラスから
なる保温層２を基板１上に形成する方法として、分相法
によるもの、粒子の焼結によるもの、中空フィラを含有
するもの、発泡剤を用いるもの、溶射を用いるもの、ゾ
ル−ゲル法を用いるものが存在する。

【００１２】分相法は、酸に不溶な相と可溶な相に分相
した後、酸により後者の可溶な相を酸で溶出せしめて、
多孔質を作る方法であるが、分相に高温の工程を必要と
することと、酸の残留物が発熱抵抗体３や電極４ａ・４
ｂを浸食する虞れがある。

【００１３】また、粒子の焼結、中空フィラの含有、発
泡剤や溶射を用いる方法では、表面が平滑になりにく
く、画像品質を低下させる。

【００１４】ゾル−ゲル法による方法は、数Å〜数百Å
の微細な気孔を均一に分布させた多孔質ガラスを形成す
ることができ、画像品質に悪影響を与えず、低温度プロ
セスであると言う利点を有する反面、１μｍを越える厚
膜を作ることが難しい、と言う欠点を有している。

【００１５】従って、本発明はサーマルヘッドの保温層
として好適な表面が平滑で微細な気孔を有する多孔質体
の厚膜をゾル−ゲル法により形成することのできる製造
方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明製造方法は、前記
目的を達成するために、基板上に所定温度で熱分解する
樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上に高分子材料か
らなるゲルを塗布する工程と、前記多孔質ゲルを乾燥さ
せて乾燥多孔質ゲルとする工程と、前記乾燥多孔質ゲル
が形成された基板を前記所定温度以上の温度で熱処理
し、前記樹脂層を熱分解して当該基板上から樹脂層を除
去する工程と、前記除去工程終了後、前記乾燥多孔質ゲ
ルを焼結し基板上に多孔質体の保温層を形成する工程
と、前記保温層上に発熱部を形成する工程と、からな
る。

【００１７】また、前記樹脂層は好適にはシリコーン樹
脂から構成されると共に、前記多孔質体の保温層は多孔
質ガラスからなり、さらには前記乾燥多孔質ゲルとする
工程は、低温加熱による脱水縮合反応である。

【００１８】

【作用】前述の如く多孔質ゲルを形成する前に、基板上
に予め樹脂層を形成することによって、斯る樹脂層は多
孔質ゲルから乾燥多孔質ゲルとなる過程における体積変
化によるストレスを吸収乃至緩和する。

【００１９】また、樹脂層をシリコーン樹脂をすること
によって、斯る樹脂の熱分解による除去工程で、その組
成の一部が残存しても、多孔質ガラスにもこのシリコン
と同じ成分を含むために化学的な影響を与えない。

【００２０】

【実施例】以下本発明を、図２に示した構造のサーマル
ヘッドの製造方法に適用した実施例に基づき工程順に説
明するが、本発明の製造方法により形成される多孔質ガ
ラスからなる保温層２は表面が平滑で微細な気孔を有す
る多孔質体の厚膜である点で従来の構造と相違している
ことを予め指摘しておく。

【００２１】図２ａの工程では、保温層２が形成される
予定個所のアルミナ基板１上に、ワニス状のシリコーン
樹脂が塗布され、焼成して膜厚１μｍ程度の樹脂膜８が
形成される。この樹脂膜８はワニスを選択することによ
り、膜厚を１μｍより薄くしたり、厚くしたりすること
ができるが、この樹脂層８は後工程で最終的には焼失さ
せられる点から薄い方が好ましい。

【００２２】図２ｂの工程では、金属アルコキシドを加
水分解して得られるゲル９が前記基板１の樹脂膜８上に
凸状に塗布される。斯る金属アルコキシドを出発材料と
するゲル９は、例えば、シリコンのメトキシドＳｉ（Ｏ
ＣＨ₃）₄をメタノールで希釈し、水を加えて撹拌して加
水分解させ、この加水分解で得られたＳｉ（ＯＨ）
_x（ＯＣＨ₃）_4-x同士が脱水縮合反応を繰り返し、鎖状
や三次元的なシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を発達
させた高分子材料が用いられる。

【００２３】図２ｃの工程では、前記ゲルに対して乾燥
処理が施される。このとき、アンモニア水のようなアル
カリ触媒が存在すると、多孔質のゲルが生成され易い。
斯る乾燥処理で留意すべきは、樹脂膜８の熱分解温度よ
り十分に低温度で行うことである。シリコーン樹脂の熱
分解温度は摂氏５００度程度であるので、摂氏１００度
以下で、１０時間またはそれ以下の期間乾燥させ、さら
なる脱水縮合反応を促し、数１０Åの微細で比較的均一
な多孔質ゲル１０を形成する。この脱水縮合により、ゲ
ル９から多孔質ゲル１０に至る過程で大きな収縮を伴う
が、本発明では下層に配置された樹脂層８が斯る収縮を
吸収する吸収体として作用する。従って、多孔質ゲル１
０の膜厚を厚くしても、斯る収縮は基板１に直接伝達さ
れず吸収されるので、基板１にクラックを発生させるこ
とがない。

【００２４】十分に脱水縮合が行われ乾燥状態となる
と、多孔質ゲル１０の収縮は殆ど起こらなくなる。本発
明では、このような多孔質ゲル１０を乾燥多孔質ゲル１
０と呼ぶ。

【００２５】図２ｄの工程では、前記乾燥多孔質ゲル１
０が形成された基板１を、吸収体として作用した樹脂層
８が熱分解する所定温度以上の温度で熱処理を施し、前
記樹脂層８を熱分解して当該基板上から樹脂層８を除去
し、乾燥多孔質ゲル１０を基板１上に直接焼結させる。
シリコーン樹脂の場合、摂氏５００度以上で処理し、次
いで、摂氏６００度まで温度を上げることにより、保温
層２として好適な多孔質ガラスが得られる。このよう
に、樹脂層８の除去工程と、焼成工程は一連の加熱処理
で実施され、その最初に樹脂層８の除去が行われる。斯
る焼成工程では、焼結温度を高くし過ぎると、多孔質体
の気孔がアニールされ消滅することがあるので、必要な
気孔率を得る程度に温度管理することが肝要である。

【００２６】このようして、所望の膜厚を有する多孔質
体からなる保温層２が形成された基板１は基板材料と多
孔質体との収縮速度に大きな差ができないようにゆっく
り冷却された後、発熱抵抗体３、電極４ａ・４ｂから構
成される発熱部７、及び酸化防止膜５と摩耗防止膜６が
周知の厚膜技術など形成され、図２のようなサーマルヘ
ッドが作成される。

【００２７】尚、図２ａの工程で樹脂層８としてシリコ
ーン樹脂を使用したが、他の樹脂材料を使用してもよ
い。しかし、シリコーン樹脂の熱変形温度は約摂氏２７
０度であり、図２ｃのゲル９の乾燥工程でも熱分解しな
いし、次工程の焼結工程で、もし残留していたとして
も、多孔質ガラスと同じＳｉ成分のため、化学的な悪影
響を及ぼすことはない。

【００２８】

【発明の効果】本発明製造方法によれば、多孔質ゲルを
形成する前に、基板上に予め樹脂層を形成することによ
って、斯る樹脂層は多孔質ゲルから乾燥多孔質ゲルとな
る過程における体積変化によるストレスを吸収乃至緩和
するので、表面が平滑で、微細で均一な気孔を有する保
温層を形成することができる。

【００２９】従って、画像品質を低下させずにサーマル
ヘッドの熱効率と熱応答性が良くなり、低電力、高速印
写を実現することができる。

【００３０】また、樹脂層をシリコーン樹脂をすること
によって、斯る樹脂の熱分解による除去工程で、その組
成の一部が残存しても、多孔質ガラスにもこのシリコン
と同じ成分を含むために化学的な影響を与えないので、
信頼性の高いサーマルヘッドを製造することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明製造方法の主要部を工程順に示す模式的
断面図である。

【図２】本発明製造方法により製造されるサーマルヘッ
ドの構造を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１：基板 ２：保温層 ７：発熱部 ８：樹脂層 ９：ゲル １０：乾燥多孔質ゲル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 聡史 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に所定温度で熱分解する樹脂層を
   形成する工程と、 前記樹脂層上に高分子材料からなるゲルを塗布する工程
   と、 前記ゲルを乾燥させて乾燥多孔質ゲルとする工程と、 前記乾燥多孔質ゲルが形成された基板を前記所定温度以
   上の温度で熱処理し、 前記樹脂層を熱分解して当該基板上から樹脂層を除去す
   る工程と、 前記除去工程終了後、前記乾燥多孔質ゲルを焼結し基板
   上に多孔質体の保温層を形成する工程と、 前記保温層上に発熱部を形成する工程と、 からなるサーマルヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 前記樹脂層はシリコーン樹脂から構成さ
   れると共に、前記多孔質体の保温層は多孔質ガラスから
   なる請求項１記載のサーマルヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記乾燥多孔質ゲルとする工程は、低温
   加熱による脱水縮合反応である請求項１または２記載の
   サーマルヘッドの製造方法。